JP2011089560A

JP2011089560A - 流体制御弁

Info

Publication number: JP2011089560A
Application number: JP2009242308A
Authority: JP
Inventors: Masanori Matsuzaka; 正宣松坂; Yoshikuni Ito; 芳邦伊藤
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2011-05-06
Anticipated expiration: 2029-10-21
Also published as: JP5326988B2

Abstract

【課題】
流体通路に介在し、流体中に配設され流体及び発熱体との熱の授受により変化する温度に基づき作動する感温部とを有し、感温部の作動により流体の流通を制御する流体制御弁において、感温部の過熱を防止するとともに感温部を速く昇温する流体制御弁を提供すること。
【解決手段】
ヒータ回路Ｃ１に介在し、冷却水中に配設され冷却水及び発熱体６０との熱の授受により変化する温度に基づき作動する感温部５０とを有し、感温部５０の作動により冷却水の流通を制御する流体制御弁１００であって、冷却水の温度により抵抗値が変化するＰＴＣ素子９０とを備え、発熱体６０とＰＴＣ素子９０は直列に接続され、発熱体６０はＰＴＣ素子９０の抵抗値により発熱量を調節され感温部５０の温度を制御する流体制御弁１００とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体通路に介在し、流体中に配設され温度に基づき作動する感温部と、感温部を加熱する発熱体とを備え、感温部の作動により流体の流通を制御する流体制御弁に関する。

車両において、車室ヒータによる車室内の暖房を行うとき、冷却水の温度が所定の温度の場合、エンジン冷却水の温度に基づき作動する感温部により開弁し、昇温したエンジン冷却水を車室ヒータへ流通させる流体制御弁がある。

このような流体制御弁においては、エンジン冷間時における始動後、車室ヒータによる車室内の暖房が要求される場合、エンジン冷却水は低温又は昇温中であり所定の温度以下であるため、開弁せず、エンジン冷却水は車室ヒータへ流通しない。

これに対し、例えば特許文献１に開示されるような冷却水中に配設された感温部を発熱体で強制的に加熱して開弁する構造により、昇温中のエンジン冷却水を車室ヒータへ流通させる流体制御弁の採用が考えられる。

特開２００３−３２８７５３号公報

しかしながら、特許文献１の流体制御弁の発熱体にニクロムヒータを用いた場合を検討すると、冷却水が高温になったとき、高温の冷却水中に配設された感温部にニクロムヒータの発熱による熱が加わり、感温部が過熱し、感温部が損傷する恐れがある。

また、発熱体に自体の温度上昇により発熱量が減少する特性を有するＰＴＣ素子を用いた場合、ＰＴＣ素子がＰＴＣ素子自体の発熱により昇温して発熱量が減少し、ＰＴＣ素子から十分な発熱量が得られず感温部の昇温が遅くなる問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、感温部の過熱を防止するとともに感温部を速く昇温できる流体制御弁を提供することを課題とする。

上記の技術的課題を解決するために本発明にて講じられた第１の技術的手段は、流体通路に介在し、流体中に配設され前記流体及び発熱体との熱の授受により変化する温度に基づき作動する感温部を有し、前記感温部の作動により前記流体の流通を制御する流体制御弁であって、前記流体の温度により抵抗値が変化する可変抵抗体を備え、前記発熱体と前記可変抵抗体とは直列に接続され、前記発熱体は前記可変抵抗体の抵抗値により発熱量を調節され前記感温部の温度を制御する流体制御弁としたことである。

第２の技術的手段は、請求項１において、前記感温部の作動により移動し前記流体が流通する流路を開閉する弁部を備え、前記可変抵抗体は前記弁部を挟んで前記発熱体と反対側の前記流路に配設されることとしたことである。

第３の技術的手段は、請求項１又は請求項２において、前記可変抵抗体は、前記流路の前記発熱体より上流側に配設されることとしたことである。

請求項１の発明によると、流体の温度により変化する可変抵抗体の抵抗値により発熱体の発熱量が調節されるため、感温部は流体から受ける熱量と発熱体から受ける発熱量により温度を制御され過熱を防止できる。また、発熱体と可変抵抗体が直列に接続されるため、可変抵抗体は発熱体の発熱の影響を受けずに流体の温度により発熱体の発熱量を調節でき、感温部を速く昇温できる。

請求項２の発明によると、可変抵抗体は弁部を挟んで発熱体と反対側の流路に配設されるため、可変抵抗体は発熱体の発熱の影響を受けず、感温部を速く昇温できる。

請求項３の発明によると、可変抵抗体は発熱体より流路の上流側に配設されため、可変抵抗体は発熱体の発熱の影響を受けず、感温部を速く昇温できる。

本発明に係る流体制御弁が適用されるエンジン冷却回路を示す概略図。本発明の実施例に係る流体制御弁の閉弁状態を示す概略図。本発明の実施例に係る流体制御弁の開弁状態を示す概略図。

以下、本発明の実施例を図１乃至図３に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例の流体制御弁１００が搭載されるエンジン冷却回路Ｃを示す概略図である。図２は、本発明の実施例を示す流体制御弁１００の閉弁状態を示す概略図である。図３は、本発明の実施例を示す流体制御弁１００の開弁状態を示す概略図である。

エンジン冷却回路Ｃは、エンジン１、ポンプ２、ラジエータ３、サーモスタット４、車室ヒータ５及び流体制御弁１００から構成される。冷却水（流体）は、エンジン１により駆動されるポンプ２によりエンジン冷却回路Ｃ内を循環する。

流体制御弁１００及び車室ヒータ５は、エンジン１から実質的にポンプ２に連通するヒータ回路（流体通路）Ｃ１中に配設（介在）されている。

ラジエータ３及びサーモスタット４は、エンジン１からポンプ２に連通するラジエータ回路Ｃ２に配設されている。エンジン１の始動後、冷却水が所定の温度になるとサーモスタット４が開弁し、冷却水がラジエータ３を循環しラジエータ３から放熱し冷却される。

流体制御弁１００は、一端側に入口１１、他端側に出口１２が設けられ、入口１１と出口１２との間に中央に貫通する貫通孔（流路）１３ａが形成された隔壁１３が設けられ、冷却水が入口１１から出口１２へ貫通孔１３ａを介して流通するハウジング（流路）１０を有する。

ハウジング１０内には、貫通孔１３ａを貫通し突出するように入口１１側から出口１２側に向かって延在し先端が閉塞された円筒状のピストン２０が固定されている。ピストン２０の先端部２０ａには、発熱体６０が配設されている。発熱体６０に電流を供給する電線Ｅがピストン２０内に挿通され、ハウジング１０の外部へ導出されている。ピストン２０の先端側には、一端側にピストン２０が挿通される略有底円筒状のケース３０がピストン２０に対し相対移動可能に外挿されている。ケース３０の外周には外径が貫通孔１３ａの内径より大きい円環状の弁体（弁部）４０が、ケース３０と一体的に移動可能に固定されている。ピストン２０の外周にはケース３０内に空間Ｓを液密的に形成する外周にシール部材（図示略）が設けられた円板状の仕切り板２１が固定されている。空間Ｓには、温度の高低により体積変化可能なワックスＷが封入されている。ケース３０、ワックスＷ及び仕切り板２１により感温部５０が構成されている。発熱体６０は、感温部５０の内側に配設されている。ワックスＷが発熱体６０により加熱され膨張したとき、ケース３０がピストン２０から離れる方向に移動することにより感温部５０は作動する。感温部５０は、冷却水及び発熱体６０との熱の授受により温度が変化する。

ケース３０の径方向外側にはケース３０の外周との間に隙間をおいてハウジング１０に一体的に固定された円筒状のカバー７０が配設されている。尚、ケース３０の外周とカバー７０との間には隙間がなくても良い。ケース３０はカバー７０に対して相対移動可能である。カバー７０のハウジング１０への固定側は、冷却水の流通に対する抵抗を低減する格子状の格子７１が連続して形成され、ハウジング１０に固定されている。カバー７０の径方向外側には、一端が弁体４０に係合し、他端がハウジング１０に係合し、貫通孔１３ａが閉じるように弁体４０を隔壁１３方向に付勢するコイルスプリング８０が設けられている。

ハウジング１０内には、弁体４０を挟んで発熱体６０と反対側にＰＴＣ素子（可変抵抗体）９０が配設されている。ＰＴＣ素子９０は、発熱体６０より入口１１側である上流側に配設されている。ＰＴＣ素子９０は、冷却水の温度により作動するようにハウジング１０に形成された孔に嵌入又は累合され冷却水に接して配設されている。ＰＴＣ素子９０と発熱体６０は、電気的に直列に接続されている。

ＰＴＣ素子９０は、接する周囲の冷却水が低温の時は自体の電気抵抗が小さく、接する周囲の冷却水の温度が上昇すると自体の電気抵抗が増大する特性を有する素子である。ＰＴＣ素子９０は、冷却水の温度に基づき自体の電気抵抗が変化し、ＰＴＣ素子９０と直列に接続されたニクロムヒータからなる発熱体６０を流れる電流を増減し、発熱量を調節する。感温部５０は、昇温中の冷却水から受ける熱量と発熱体６０から受ける発熱量により温度が制御される。

次に、本実施例の作動について説明する。

エンジン１の冷間時における始動後、車室ヒータ５による車室内の暖房が要求された場合、電線Ｅにより電気的に直列に接続されるＰＴＣ素子９０と発熱体６０に電流が供給され発熱体６０が発熱する。図３に示すように、発熱体６０の発熱によりケース３０内の仕切り板２１により仕切られた空間Ｓ内のワックスＷが加熱され昇温し膨張する。ワックスＷの膨張により、空間Ｓが拡大するようにケース３０がピストン２０から離れる方向にピストン２０に対して相対移動し、ケース３０の外周に固定された弁体４０が隔壁１３から離間する方向に移動する。弁体４０の移動により貫通孔１３ａが開放され冷却水が流通可能となり、車室ヒータ５に昇温中の冷却水が循環し車室内が暖房される。ワックスＷの膨張により、移動した感温部５０は、カバー７０の格子７１を介して冷却水に露出される。

このとき、空間Ｓ内のワックスＷがカバー７０に覆われているため、発熱体６０の発熱量が冷却水に放熱されず、感温部５０を効率的に昇温する。尚、カバー７０が断熱材より構成されていると、発熱量が冷却水に奪われ難くなり、感温部５０を更に効率的に昇温できる。ワックスＷの膨張により移動した感温部５０は、カバー７０の格子７１を介してエンジンにより昇温された冷却水に露出され、感温部５０の温度は冷却水の温度に近接し感温部５０（シール部材）が過熱することを防止する。

また、ＰＴＣ素子９０の特性により接する冷却水の温度が昇温するのに伴い自体の抵抗が増加し、直列に接続された発熱体６０を流れる電流が減少し、発熱体６０の発熱量が減少する。感温部５０は昇温中の冷却水から受ける熱量と発熱体６０から受ける熱量が調節されることにより、感温部５０の温度が制御され、感温部５０の過熱が防止される。また、ＰＴＣ素子９０が弁体４０を挟んで発熱体６０と反対側の上流側に配設されるため、ＰＴＣ素子９０は発熱体６０の発熱の影響を受けずに流体の温度により発熱体６０の発熱量を調節でき、感温部５０を早く昇温できる。

１０・・・ハウジング（流路）
１３ａ・・・貫通孔（流路）
４０・・・弁体（弁部）
５０・・・感温部
６０・・・発熱体
９０・・・ＰＴＣ素子（可変抵抗体）
１００・・・流体制御弁
Ｃ１・・・ヒータ回路（流体通路）

Claims

流体通路に介在し、流体中に配設され前記流体及び発熱体との熱の授受により変化する温度に基づき作動する感温部を有し、前記感温部の作動により前記流体の流通を制御する流体制御弁であって、
前記流体の温度により抵抗値が変化する可変抵抗体を備え、
前記発熱体と前記可変抵抗体とは直列に接続され、前記発熱体は前記可変抵抗体の抵抗値により発熱量を調節され前記感温部の温度を制御する流体制御弁。
請求項１において、
前記感温部の作動により移動し前記流体が流通する流路を開閉する弁部を備え、
前記可変抵抗体は前記弁部を挟んで前記発熱体と反対側の前記流路に配設される流体制御弁。
請求項１又は請求項２において、
前記可変抵抗体は、前記流路の前記発熱体より上流側に配設される流体制御弁。